Новые возможности дуговой атомно-эмиссионной спектрометрии для прямого анализа жидких биопроб

• Автор: Савинов, Сергей Сергеевич
• Шифр специальности: 02.00.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 166 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1 МИКРОЭЛЕМЕНТНЫЙ АНАЛИЗ БИОЛОГИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ

1.1. Объекты анализа, определяемые элементы и области применения результатов анализа

1.1.1. Классификация элементов, присутствующих в организме человека

1.1.2. Биомониторинг как функция клинической медицины

1.1.3. Связь содержаний элементов в организме с состоянием здоровья человека

1.2. Возможности и ограничения различных бйоматриц для определения микроэлементов в организме

1.2.1. Жидкие биологические пробы

1.2.1.1. Кровь

1.2.1.2. Жидкость ротовой полости (слюна)

1.2.2. Твердые биологические пробы
1.2.2.1. Ногти
1.3. Методы анализа, применяемые для определения содержания микроэлементов в жидких пробах
1.3.1. Методы атомной спектрометрии
2. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ДУГОВОГО АТОМНО-ЭМИССИОННОГО СПЕКТРАЛЬНОГО АНАЛИЗА ЖИДКИХ БИОПРОБ
2.1. Экспериментальная установка для дуговой атомно-эмиссионной спектрометрии
2.2. Подготовка угольных электродов к анализу
2.2.1. Влияние формы электрода на аналитический сигнал
2.2.2. Предварительная очистка электродов обжигом в дуговом разряде
2.2.3. Создание защитной пленки на электроде
2.3. Оптимизация условий атомизации и возбуждения спектра сухого остатка
пробы с торца угольного электрода
2.3.1. Выбор оптимального межэлектродного расстояния

2.3.2. Легкоионизируемая добавка и ее влияние на отношение сигнал/шум
2.3.3. Выбор рабочей силы тока дугового разряда
2.3.4. Влияние оптимизированных параметров на кинетику возбуждения элементов и параметры плазмы
2.3.5. Спектральный фон и его зависимость от условий возбуждения спектра.
2.4. Исследование аппаратных параметров спектрального прибора
2.4.1. Влияние ширины входной щели на форму и ширину спектральных линий
2.4.2. Зависимость реальной разрешающей способности от ширины входной щели спектрального прибора
2.4.3. Влияние ширины входной щели на светосилу спектрального прибора и отношение сигнал/шум
2.5. Исследование особенностей фотодиодной регистрации спектра
2.5.1. Оптимизация способа расчета аналитического сигнала
2.5.2. Выбор базового и полного времени экспозиции спектра
2.6. Построение градуировочных зависимостей для многоэлементного анализа жидких проб
2.6.1. Приготовление стандартных растворов
2.6.2. Схема анализа
2.6.3.Выбор аналитических линий. Характеристики градуировочных
зависимостей
2.6.4. Характеристики сходимости разработанной методики
2.6.5. Проверка стабильности градуировочных зависимостей
2.6.6. Влияние основного аниона и кислотности
3. ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ РАЗРАБОТАННОЙ МЕТОДИКИ
3.1. Анализ жидких биологических образцов
3.1.1. Анализ сыворотки крови
3.1.2. Анализ слюны
3.1.2.1. Проверка отсутствия матричного влияния
3.1.2.2. Оценка влияния условий пробоподготовки и хранения образцов на результаты элементного анализа

3.1.2.3. Схема анализа
3.1.2.4. Среднестатистические концентрации микроэлементов в слюне
3.1.2.5. Выявление влияния субпопуляционных факторов на содержание
элементов
3.1.2.5.1. Зависимость содержания элементов от пола
3.1.2.5.2. Зависимость содержания элементов от курения
3.1.2.5.3. Зависимость содержания элементов от количества пломб в зубах
3.1.2.6. Межэлементные корреляции
3.2. Анализ твердых биологических образцов
3.2.1. Анализ ногтей
3.2.1.1. Схема анализа
3.2.1.2. Среднестатистические концентрации микроэлементов в ногтях
3.2.1.3. Выявление влияния субпопуляционных факторов на содержание
элементов
3.2.1.3.1. Зависимость содержания элементов от пола
3.2.1.3.2. Зависимость содержания элементов от курения
3.2.1.4. Межэлементные корреляции содержаний элементов
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

достигнуты ПО на уровне мкг/л для каждого из четырех определяемых соединений (АэДИ), Аб(У), монометил-Аэ и диметил-Аэ) [8].
Однако, МС-ИСП имеет ряд ограничений. Высокие концентрации органической матрицы и неорганических компонентов в биожидкостях часто приводят к тому, что имеют место матричное влияние и спектральные наложения (особенно при определении элементов с атомной массой меньше 80 - Аэ, Ъл, Бе); биоматрица может забить распылитель после продолжительного использования [2, 112]. Поэтому определение элементов в биожидкостях требует стадии пробоподготовки: десятикратного разбавления слюны 1% азотной кислотой для определения Мл, Си, Zn, Сс1 и РЬ (ПО (мкг/л) составили 0,07 0,18 0,64 0,05 0,14 соответственно) [59], разбавления сыворотки крови для
определения Р1 [174], 10-кратного разбавления крови аммиаком (ПО, мкг/л: Ае - 0,017, В - 0,06, Сс1 - 0,1, Со - 0,01, Си - 0,08, Мл - 0,08, Мо - 0,05, № - 0,05, РЬ - 0,008, Бп - 0,04, V - 0,015), сухого или мокрого озоления азотной и хлорной кислотами крови для определения Р1 [175, 176], микроволнового разложения азотной кислотой грудного молока для определения Сс1 (ПО=0,02 мкг/л) [24]. Комбинация разбавления образца, особых распылителей и низкой скорости всасывания чаще всего могут уменьшить забивание распылителя и осаждение матрицы на плазменной горелке и конусах [2].
Для уменьшения спектральных наложений используется секторное магнитное поле или МС высокого разрешения; однако, в некоторых случаях использование наивысшей разрешающей силы может привести к потере чувствительности, на практике лишь единичные лаборатории используют секторное поле для клинических целей из-за его высокой сложности и стоимости приборов и содержания [2]. В последние годы столкновительные и реакционные ячейки, а также математическая коррекция часто используются в МС-ИСП для уменьшения наложений при одно- и многоэлементных определениях [2, 24, 112].
Помимо указанных выше недостатков, МС-ИСП, несмотря на многоэлементность, зачастую требует специальных параметров анализа для достижения необходимых метрологических характеристик, которые различны для